自适应曲面的负压吸附爬壁机器人制造技术

本实用新型专利技术为自适应曲面的负压吸附爬壁机器人，包括底盘、叶轮、叶轮驱动电机、底板、直线驱动模组，叶轮驱动电机的下端与底板固连，利用直线驱动模组实现底板上、下浮动；底盘和底板不接触留有间隙，两者之间形成导流腔；直线驱动模组安装在底盘上，直线驱动模组的滑台沿垂直于底盘上表面的方向往复滑动；叶轮驱动电机贯穿底盘，叶轮驱动电机的上端与直线驱动模组的滑台固连；所述机器人还包括激光测距模块和陀螺仪，激光测距模块安装在底板的底部，陀螺仪安装在底盘上。该机器人能够实时检测底板与壁面之间的距离，调节底板与底盘之间的间距，以适应不同曲率的曲面，使底板始终与壁面保持良好接触，保证良好的吸附性能，提高机器人的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
自适应曲面的负压吸附爬壁机器人
本技术属于机器人
，具体为一种自适应曲面的负压吸附爬壁机器人。
技术介绍
随着智能技术的发展，移动机器人的发展速度越来越快，爬壁机器人作为移动机器人的重要分支，融合了吸附、移动和控制三门技术。爬壁机器人作为一个平台可以搭载很多不同的模块去完成对应的作业任务，不仅拓展了移动机器人的应用范围，并且可以代替人去完成高空等危险的作业任务，具有良好的应用前景。申请号为201910114479.4的文献公开一种间隙式负压吸附爬壁机器人，该机器人的上底板和下底板之间的间距不能调节，在曲率不断变化的曲面上行走时，容易导致下底板与壁面之间的贴合性差，影响吸附性能。因此，设计一款自适应曲面的负压吸附爬壁机器人，以提高爬壁机器人的吸附性能，保证稳定性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种自适应曲面的负压吸附爬壁机器人。为实现上述目的，本技术提供的技术方案如下：一种负压吸附爬壁机器人，包括底盘、叶轮、叶轮驱动电机和底板；其特征在于，该机器人还包括直线驱动模组，叶轮驱动电机的下端与底板固连，利用直线驱动模组实现底板上、下浮动；底盘和底板不接触留有间隙，两者之间形成导流腔。所述底板底部的四周侧壁采用弹性材料制成。所述机器人还包括激光测距模块和陀螺仪；所述直线驱动模组安装在底盘上，直线驱动模组的滑台沿垂直于底盘上表面的方向往复滑动；叶轮驱动电机贯穿底盘，叶轮驱动电机的上端与直线驱动模组的滑台固连；激光测距模块安装在底板的底部，陀螺仪安装在底盘上。该机器人采用履带组件实现行走，履带组件包括编码器电机、履带、转轴、主动轮和从动轮；编码器电机安装在底盘的中部，编码器电机的两个输出轴与各自的转轴连接；转轴上固定有主动轮；底盘两侧的前后端分别安装有从动轮，位于底盘同一侧的主动轮和从动轮上套装有履带。在底盘的底部形成上空仓，在底板的底部形成下空仓，底板底部的四周侧壁形成矩形。该机器人还包括控制单元，控制单元包括单片机、电调、陀螺仪驱动模块、电源模块、编码器电机驱动模块和直线驱动模组步进电机驱动模块。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术机器人设置能在直线驱动模组的作用下实现底板升降，使其能够适应不同曲面的吸附；在底板的四周壁面采用能发生弹性变形的材料，如橡胶，实现底板与壁面的良好密封，且能在壁面曲率发生变化时，发生形变，使其对不同曲率的曲面均能实现负压吸附。该机器人使用激光测距模块，能够实时检测底板与壁面之间的距离，并通过直线驱动模组能够调节底板与底盘之间的间距，以适应不同曲率的曲面，使底板始终与壁面保持良好接触，保证良好的吸附性能，提高机器人的稳定性，打破了现有负压吸附爬壁机器人只能适应平面的局限性。附图说明图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术的叶轮驱动电机与底盘脱离配合时的整体结构示意图；图3是本技术的控制流程图；图4是本技术的单片机与各个元器件的接口连接图；图中：1、直线驱动模组；2、底盘；3、联轴器；4、编码器电机；5、履带；6、叶轮驱动电机；7、连接扣8、下空仓；9、转轴；10、上空仓；11、叶轮；12、底板；13、开关；14、电调；15、主动轮；16、从动轮；17、激光测距模块；18、陀螺仪模块；19电源模块；20、直线驱动模组步进电机驱动模块；21、编码器电机驱动模块；22、单片机。具体实施方式下面将结合实施例及附图对本技术进行清楚、完整地描述，并不用于限定本申请的保护范围。本技术为一种自适应曲面的负压吸附爬壁机器人(简称机器人，参见图1-4)，包括直线驱动模组1、底盘2、叶轮11、叶轮驱动电机6、底板12、激光测距模块17和陀螺仪；所述底盘2的四周侧壁向下延伸，在底盘2的底部形成上空仓10；底板12的四周侧壁向下延伸，在底板12的底部形成下空仓8；底板12的中心处设有进风口；底盘2的上空仓10罩在底板12上方，底盘2与底板12不接触留有间隙，使两者之间形成导流腔；直线驱动模组1安装在底盘2上，直线驱动模组1的滑台沿垂直于底盘2上表面的方向往复滑动；叶轮驱动电机6贯穿底盘2，叶轮驱动电机6的上端与直线驱动模组1的滑台固连，叶轮驱动电机6的下端通过连接扣7与底板12固连，在直线驱动模组1的作用下，叶轮驱动电机6能够相对于底盘2上、下浮动，进而带动底板12上、下浮动，调节底盘2与底板12之间的间隙大小；叶轮11固定在叶轮驱动电机6的输出轴上，且位于底板12的进风口处；激光测距模块17安装在底板12的底部，用于检测底板12与壁面之间的间距，控制单元通过控制直线驱动模组1的步进电机工作，带动直线驱动模组1的滑台升降，使底板12与壁面保持良好的贴合性，使机器人能够自适应曲面的曲率变化；陀螺仪安装在底盘2上，陀螺仪用于检测机器人当前的角度，控制单元根据角度调整叶轮驱动电机6的转速大小，从而改变吸附力大小，以适应不同曲率的曲面，提高机器人的稳定性。该机器人采用履带组件实现行走，履带组件包括编码器电机4、履带5、转轴9、主动轮15和从动轮16；编码器电机4安装在底盘2上表面的中部，编码器电机4的两个输出轴分别通过联轴器3与各自的转轴9连接；两个转轴9对称布置在编码器电机4的两侧，转轴9上固定有主动轮15；底盘2两侧的前后端分别安装有从动轮16，位于底盘2同一侧的主动轮15和从动轮16上套装有履带5，主动轮15与两个从动轮16呈三角形布置，不在同一高度上；编码器电机4带动两个转轴9转动，使主动轮15转动，进而带动履带5转动，实现机器人的行走。所述叶轮驱动电机6选用BMS3650交流电机；激光测距模块17的型号为GY-53；编码器电机4的型号为JGY370GB；陀螺仪的型号为MPU6050；直线驱动模组1的步进电机型号为28HB31L4-05DA。所述底板12底部的四周侧壁采用弹性材料制成，如橡胶，使底板12的下表面与壁面保持良好接触。本实施例的控制单元包括单片机22、电调14、陀螺仪驱动模块18、电源模块19、编码器电机驱动模块21和直线驱动模组步进电机驱动模块20；电源模块19的型号为LM25963；底盘2的侧面设有开关13，开关13与电源模块19相连；单片机22分别与电调14、陀螺仪驱动模块18、编码器电机驱动模块21和直线驱动模组步进电机驱动模块20连接。电调14的额定电流为30A，单片机22通过电调14控制叶轮驱动电机6；单片机22的型号为STM32F103，陀螺仪驱动模块18的型号为MPU6050，编码器电机驱动模块21的型号为TB6612，直线驱动模组步进电机驱动模块20的型号为TB6600。其中，单片机22的PB0引脚与电调14的P0引脚连接，单片机22的PB10、PB11引脚分别与激光测距模块17的TXD、RXD连接，单片机22的PA2、PA3分别与陀螺仪模块18的TXD、RXD连接，单片机22的PC0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应曲面的负压吸附爬壁机器人，包括底盘、叶轮、叶轮驱动电机和底板；其特征在于，该机器人还包括直线驱动模组，叶轮驱动电机的下端与底板固连，利用直线驱动模组实现底板上、下浮动；底盘和底板不接触留有间隙，两者之间形成导流腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种自适应曲面的负压吸附爬壁机器人，包括底盘、叶轮、叶轮驱动电机和底板；其特征在于，该机器人还包括直线驱动模组，叶轮驱动电机的下端与底板固连，利用直线驱动模组实现底板上、下浮动；底盘和底板不接触留有间隙，两者之间形成导流腔。


2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述底板底部的四周侧壁采用弹性材料制成。


3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机器人还包括激光测距模块和陀螺仪；所述直线驱动模组安装在底盘上，直线驱动模组的滑台沿垂直于底盘上表面的方向往复滑动；叶轮驱动电机贯穿底盘，叶轮驱动电机的上端与直线驱动模组的滑台固连；激光测距模块安装在底板的底部，陀螺仪安装在底盘上。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，张帆，黄炎龙，李雪，池远，荆锴，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12